氢等离子体发生方法及发生装置 |
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| 申请号 | CN201280072017.7 | 申请日 | 2012-04-02 | 公开(公告)号 | CN104272879A | 公开(公告)日 | 2015-01-07 |
| 申请人 | 株式会社TAANE; | 发明人 | 及川胤昭; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种在常温、常压的液体中产生氢 等离子体 的方法。本发明的氢等离子体发生方法包括：准备溶解有离子键合性氢化氢或正型氢分子的溶液的工序、对所述溶液照射 超 声波 或 微波 的工序。优选的是，通过照射作为 太阳能 的 超声波 或微波，对微泡进行搅拌，在微泡破裂时产生氢等离子体。本发明的氢等离子体的发生方法通过在油的乳化工序中应用，能够使乳化的油更微细化。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种氢等离子体发生方法，其包括： |
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| 说明书全文 | 氢等离子体发生方法及发生装置技术领域[0001] 本发明涉及在液体中产生氢等离子体的方法及发生装置。 背景技术[0002] 气相等离子体的产生被应用于半导体层的成膜技术中，但对于液体中的等离子体的发生的研究还未充分进行。虽然还研究了通过在液体中进行电弧放电而发生等离子体的技术，但由于电力的大部分在电子的流动中消耗掉，因此被指出了其能量效率低。另外，还指出了在液体中通过照射电磁波而产生等离子体的情况下，在水或醇等导电性的液体中产生涡电流，导致电磁波的能量被消耗或羟基等吸收特定的频率，因此电磁波衰减(专利文献1)。此处，专利文献1的液体中等离子体发生装置具有用于保持液体的容器、用于向液体中照射电磁波的电磁波照射单元、用于在液体中产生气泡的气泡发生单元、用于将气泡保持在电磁波照射单元附近的气泡保持单元，气泡保持单元为夹着气泡上下配置的超声波照射单元和超声波反射板对，对气泡照射电磁波使气泡中产生等离子体。另外，专利文献2是向液体中的气泡照射电磁波使其产生等离子体的装置，其具备向液体中供给气体的还原剂的微泡发生器。 [0003] 专利文献 [0004] 专利文献1：日本专利第4446030号公报 [0005] 专利文献2：日本专利第4560606号公报 发明内容[0006] 发明要解决的问题： [0007] 本发明的目的在于提供一种在常温、常压的液体中产生氢等离子体的方法及装置。 [0008] 另外，本发明的目的还在于提供一种通过氢等离子体使油乳化的方法及装置。 [0009] 问题的解决技术手段 [0010] 本发明的氢等离子体发生方法包括准备溶解有正型氢分子的溶液的工序、对所述溶液照射超声波或微波的工序。 [0011] 本发明的氢等离子体发生方法包括准备溶解有离子键合性氢化氢的溶液的工序、对所述溶液照射超声波或微波的工序。 [0012] 优选的是，在所述溶液内，随着氢分子按 电离而形成微泡，通过照射所述超声波或微波使所述微泡破裂，产生氢等离子体。如权利要求1～3中任一项所述的氢等离子体发生方法，优选的是，所述超声波或微波的照射为作为太阳能的超声波或微波。 [0013] 本发明的将油乳化的方法中，利用通过上述氢等离子体发生方法产生的氢等离子体将油乳化。优选的是，乳化的方法包括向所述溶液注入油的工序。 [0014] 本发明的氢等离子体发生装置包括保持单元，其保持溶解有正型氢分子的溶液；照射单元，其对所述保持的溶液照射超声波或微波。 [0015] 本发明的氢等离子体发生装置包括保持单元，其保持溶解有离子键合性氢化氢的溶液；照射单元，其对所述保持的溶液照射超声波或微波。 [0016] 如权利要求7或8所述的氢等离子发生装置，优选的是，在所述溶液内，随着氢分子按 电离而形成微泡，通过照射所述超声波或微波使所述微泡破裂，产生氢等离子体。优选的是，所述照射单元照射作为太阳能的超声波或微波。 [0017] 本发明的乳化装置具有上述氢等离子体发生装置、向所述保持单元所保持的溶液中注入油的注入单元。 [0018] 发明效果 [0020] 图1是表示氢分子的分类的表； [0021] 图2(A)是表示正型氢分子的构造的图，图2(B)是表示仲型氢分子的构造的图； [0022] 图3是能溶于水的氢分子和不溶于水的氢分子的示意图； [0024] 图4B是表示图4A的水的溶存氢和pH的时间经过的关系的曲线图； [0025] 图5A是表示向水中添加了正型的氢分子的氢气时的氧化还原电位(ORP)和pH的时间经过的关系的曲线图； [0026] 图5B表示图5A的水的溶存氢和pH的时间经过的关系； [0027] 图6A是表示向图5A的水中添加氧气时的溶存氢和pH的时间经过的关系的曲线图； [0028] 图6B是表示向图5A的水中添加了氧化物时的溶存氢和pH的时间经过的关系的曲线图； [0030] 图8是表示利用电离氢水进行乳化得到的乳油的状态的照片； [0031] 图9是表示向图8的乳油照射太阳能时的乳油的状态的照片； [0032] 图10(A)是表示本发明的实施例的氢等离子体发生装置的构成例的图，图10(B)是表示本发明的实施例的乳化装置的构成例的图； 具体实施方式[0033] 图1是将氢分子在与温度的关系中进行分类的图。如同图所示，氢分子的键合方式在高温(250℃以上)时为离子键合性，在低温(-273℃以下)时为共价键合性，在常温(23±1.5℃)时离子键合性和共价键合性之比为75％∶25％。 [0034] 在氢键合为离子键合性的情况下，氢分子类型为100％的正型，另一方面，在氢键合为共价键合性的情况下，氢分子为100％的仲型。而且，在常温时，正型和仲型之比为3∶1。 [0035] 在氢键合为离子键合性的情况下，氢为能溶解于水的溶性，另一方面，在氢键合为共价键合性的情况下，氢为不溶于水的不溶性。而且，在常温时，溶性和不溶性之比为3∶1。这些氢分子和温度的关系参考J.D.Lee浜口博·菅野等译《李氏无机化学》东京化学同人1982年)。 [0036] 图2(A)表示能溶于水的正型氢分子的构造，图2(B)表示不溶于水的仲型氢分子的构造。如图2(A)所示，正型氢分子的两个氢原子核10的核自旋轴18为同方向，另一方面，两个电子12在氢原子核10的周围自由地移动。其结果是，产生如图所示的分子极性14。另一方面，如图2(B)所示，仲型氢分子核自旋轴18的方向为反方向，两个电子12由两个氢原子核10共有。因此，不产生分子极性。 [0037] 图3表示不溶于水的仲型的H2和能溶于水的正型的H2的示意图。如上所述，在-273℃的低温下，100％为不溶于水的仲型的氢分子，即，处于共价键合性氢化氢的状态，即使将该共价键合性氢化氢放入水中，也是H2＝H·H，不会电离。 [0038] 另一方面，在250℃以上的高温、无氧还原状态下，100％为能溶于水的正型的氢分子，即，为离子键合性氢化氢的状态。若对仲型的氢分子照射太阳能hv，则氢分子由仲型变换为正型，如果太阳能hv的照射停止，氢分子就从正型变换为仲型。这是通过Michael Frunzi et al.“：A Photochemical On-Off Switch for Tuning the EquiliBrium Mixture of H2Nuclear Spin Isomers as a Function of Temperature”，Journal of the American Chemical Society(JACS)，No.133，pp.14232-14235，2011实验得来的。另外，如图2(A)、图3所示那样添加MH或MH2(M为金属的意思，MH或MH2为氢化金属)时，如后述那样催生可形成氢等离子体的场。 [0039] 下面，对仲型及正型的氢分子的实验结果进行说明。需要说明的是，在实验中，ORP/pH计使用东亚DKK MM-60R，溶存氢仪使用东亚DKK DH-35A。 [0040] 作为实验用的水，使用添加有仲型的氢分子的氢气的水。图4A表示将仲型的氢分子的氢气添加于水中时的氧化还原电位(ORP)和pH的时间经过的关系，图4B表示图4A的水溶液的溶存氢和pH的时间经过的关系。在添加了氢气的那刻，ORP先是变小，但ORP马上恢复到原电位。另外，pH几乎没有变化。在添加了氢气时，暂时地产生氢气，但之后，几乎不再产生氢气。可知，共价键合性氢分子即使进入水，氢也不会电离，氢不溶于水。 [0041] 图5A表示水中添加了正型的氢分子的氢气时的氧化还原电位(ORP)和pH的时间经过的关系，图5B表示图5A的水的溶存氢和pH的时间经过的关系。在添加了氢气的那刻，ORP变小，之后，ORP慢慢变大。另外，pH在添加氢气时为pH9左右，之后，慢慢地收敛至pH8左右。另外，如图5B所示，经过84小时后，慢慢地产生氢，之后即使经过250小时，仍会继续产生氢。即，可知，若正型的氢分子进入水，则氢电离并溶于水。 [0042] 图6A表示向水中添加图5A所示的正型的氢分子，且在之后添加了氧气后的ORP和溶存氢的时间经过。可知，添加氧气之后，强制性地产生了溶入水中的氢。氢的产生之后还可继续40小时以上。 [0043] 图6B中，向水中添加图5A所示的正型的氢分子，且之后添加氧化物(含氧的物质)，急激且大量地产生溶解在水中的氢，在峰值时，达到80ppb。氢的产生在之后还可继续90小时以上。 [0044] 如此，若将离子键合性的氢分子(正型)加入水，则发生电离，稳定为形成电离氢水(等离子水)。另一方面，共价键合性的氢分子(仲型)即使溶入水，氢也不会电离。其为H2＝H·H，为非电离氢水。电离氢水在常温、常压下可保存。而且，能够确认该水的抗氧化能力维持1年半以上。 [0045] 接着，对本发明的实施例的氢等离子体的发生方法进行说明。首先，以溶解有正型的氢分子的溶液(例如，水)形式准备电离氢水(S101)。电离氢水含有正型的氢分子或离子键合性的氢分子，在液体中氢分子按 电离。这种电离氢水例如可以通过向水中添加CaH2、MgH2等氢化金属来获得。除了上述之外，添加的氢化金属也可以是元素周期表上所示的碱金属、碱土金属、IIIA族或IVA族的金属的氢化物。 [0046] 接着，对电离氢水照射作为太阳能的超声波或微波(S102)。除了照射太阳光以外，也可以向电离氢水照射人工生成的选择的波长的超声波或微波。在电离氢水中，氢分子按 电离，由此形成微泡。在对电离氢水照射超声波或微波时，微泡被搅动(S103)，引起微射流(S104)，进而形成微细的微泡(S105)，催生可形成氢等离子体的场(可进行氢等离子体分解和合成的场)(S106)。微细的微泡再次键合成长为大的微泡，在达到一定的大小时，不能耐受，微泡破裂，产生氢等离子体(S107)。这些微泡的成长、破裂在水中连锁地发生。这样在电离氢水的液体中催生可形成氢等离子体的场，雾化粒子化的微泡崩开时，形成氢等离子体。 [0047] 接着，对将本发明的氢等离子体发生方法应用在乳油的制造方法中的例子进行说明。通过使溶液中产生氢等离子体，能够稳定地生成高品质的乳油。图8所示的照片显示的是在电离氢水中产生的具有各式各样大小的粒径的乳油，该电离氢水是将重量比1∶1的CaO和MgO混合物在无氧还原状态的气氛中进行还原烧制而生成的0.25％的CaH2和MgH2浸入超纯水中而制成的。有的粒子的直径为20μm，有的粒子的直径为50μm。需要说明的是，应该注意到，在此所表示的油乳未添加表面活性剂或乳化剂等，其是通过电离氢水进行了乳化的油乳。 [0048] 对图8所示的乳油照射作为太阳能的超声波或微波。如上所述，电离氢水催生可形成氢等离子体的场，在太阳能作用下发生振动的微泡裂开时产生氢等离子体。图9表示对图8的乳油照射太阳光后的乳油。从该照片可知，由于氢等离子体的产生，粒子变得更细。在图的例子中，1个粒子的直径约为5μm左右。 [0049] 乳油通过照射太阳光而粒径变细，但若停止太阳能的照射，乳油的粒径则恢复原来的状态，即，成为图8所示的比较大的粒径。因此，通过控制太阳光向乳油的照射或人工生成的微波及超声波的照射，能够使乳油的粒径变化。 [0050] 图10(A)是表示本发明的实施例的氢等离子体发生装置的构成例的框图。本实施例的氢等离子体发生装置包括保持至少溶解有正型的氢分子的电离氢水的保持容器100、向保持容器100的电离氢水照射超声波或微波的照射单元110、控制照射单元110的照射的控制器120。假设照射单元110进行利用太阳能的照射，照射单元110则以包含透过或遮闭太阳光的快门的方式构成。控制器130控制快门的开闭或快门的开闭时间。 [0051] 图10(B)是表示本发明的实施例的乳化装置的构成例的框图。在图10(A)的构成的基础上，本实施例的乳化装置具备注入油的注入单元130。油在常温为固体的情况下，通过加热进行液化，将其与保持容器100内的电离氢水混合。控制器120经由阀门控制注入的油的时机及量等。 [0052] 对本发明优选的实施方式进行了详述，但本发明不限定于特定的实施方式，在权利要求书记载的本发明的宗旨范围内，可进行各种各样的变形或变更。 [0053] 符号说明 [0054] 10：氢原子核 [0055] 12：电子 [0056] 14：分子极性 [0057] 16：电子自旋轴 [0058] 18：核自旋轴 |
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